1-4分子动能和分子势能(人教版2019选择性必修第三册)(解析版).docx

1.4分子动能和分子势能 分层作业

题组一　分子动能
1. （2022·高三课时练习）一杯水含有大量的水分子，若杯中水的温度升高，则（ ）
A．水分子的平均动能增大
B．只有个别水分子的动能增大
C．所有水分子的动能都增大
D．每个水分子的动能改变量均相同
【答案】A
【详解】水的温度升高，水分子的热运动加剧，水分子的平均动能变大，即其内能增加，这是统计规律，不适用于研究少量分子。故A正确，B、C、D错误。
故选A。
2．（2020春·上海浦东新·高二上海市实验学校期中）标志分子平均动能的物理量是（ ）
A．压强 B．温度 C．体积 D．密度
【答案】B
【详解】标志分子平均动能的物理量是温度。故选B。
3．（2022·高三课时练习）关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是 （ ）
A．物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大
B．物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小
C．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大
D．1 g 100℃的水变成1 g 100℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大
【答案】B
【详解】物体由于运动而具有的能叫动能，它是宏观物体所具有的一种能量形式；而分子的热运动的动能叫做分子动能，是微观上的内能的一种形式．所以物体运动速度增大，与分子热运动的动能无关，故A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个分子热运动的动能都增大．故B正确，C错误；温度相同的水和水蒸气，分子平均动能相同，故D错误．所以B正确，ACD错误．
题组二　分子势能
4．（2022·高三课时练习）（多选）当两个分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，设r1<r0<r2，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中（ ）
A．分子力先减小后增大 B．分子力先做正功后做负功
C．分子势能先减小后增大 D．分子力为零时，分子势能最小
【答案】BCD
【详解】当r<r0时，分子力表现为斥力，随r增加，分子力减小且分子力做正功，分子势能减小，分子力为零时，分子势能最小；当r>r0时，分子力表现为引力，其大小随r增加先增大后减小，且整个过程分子力做负功，分子势能增大，故B、C、D正确，A错误。
故选BCD。
5. （2022秋·广东深圳·高二期中）如图甲是分子间的作用力F随分子间距离r的变化的关系图，如图乙是分子势能Ep随分子间距离r的变化的关系图，下列说法正确的是（　　）

A．分子间距离r小于r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间距离r大于r0时，分子间的作用力表现为斥力
B．分子间距离r大于r0时，增大分子间距离，分子间的作用力做正功，分子势能增大
C．两图象都是先下降后上升，表示分子间的作用力F和分子势能Ep都随着分子间距离r的增大出现先减小后增大的现象
D．分子间距离发生变化，分子势能随之改变，可见，分子势能与物体的体积有关
【答案】D
【详解】A根据分子力和分子势能随分子间距离的变化图像可知，当分子间距离r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间距离r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，故A错误；
B．分子间距离r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，增大分子间距离时分子间的作用力做负功，分子势能增大，故B错误；
C．两图象都是先下降后上升，表示分子间的作用力F随着分子间距离r的增大出现先为斥力减小，后为引力先增大在减小的现象；分子势能Ep随着分子间距离r的增大出现先减小后增大，故C错误；
D．分子间距离发生变化，分子势能随之改变，可见分子势能与物体的体积有关，故D正确。
故选D。
6．（2022秋·内蒙古乌兰察布·高二期末）分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　）
＋
A．从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在减小
B．从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大
C．从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小
D．从r=r2到r=r0分子势能先减小后增大
【答案】C
【详解】A．从r=r2到r=r0的过程中，分子距离减小，分子的斥力和引力都在增大，A错误；
B．从r=r2到r=r1的过程中，由图可知，分子力先增大后减小再反向增大，B错误；
C．从r=r2到r=r0的过程中，分子引力大于斥力，分子动能先增大，从r=r0到r=r1的过程中，分子斥力大于引力，分子动能减小，故C正确；
D．从r=r2到r=r0的过程中，分子引力大于斥力，分子力做正功，分子势能减小，D错误。
故选C。
题组三　内能
7. （2022·高三课时练习）下列说法中正确的是（　　）
A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大
B．物体的机械能为零时，内能也为零
C．物体的体积减小，温度不变时，物体内能不一定减小
D．质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等
【答案】C
【详解】AB．物体的机械能和内能是两个完全不同的概念，物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定，分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），而物体的动能可能为零，选项AB错误；
C．物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能可能增加，内能可能增加，选项C正确；
D．质量、温度、体积都相等的物体，如果是由不同物质组成，分子数不一定相同，因此物体内能不一定相等，选项D错误。故选C。
8．（2022·高三课时练习）关于温度和内能，下列说法正确的是（　　）
A．分子质量不同的物质如果温度相同，物体分子的平均动能就相同
B．物体的内能变化时，它的温度不一定改变
C．同种物质，温度高的内能肯定比温度低的内能大
D．物体的内能等于物体的势能和动能的总和
【答案】AB
【详解】A．温度是物体分子平均动能的标志，只要温度相同，物体分子的平均动能就相同，故A正确；
BCD．内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，宏观上与物质的量、物体的温度及体积有关，所以物体的内能变化，温度不一定改变，温度高的内能不一定比温度的内能大，故B正确，CD错误。故选AB。
9．（2022·全国·高三专题练习）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．相同质量的两种物质，升高相同的温度，内能的增加量一定相同
B．物体的内能改变时温度不一定改变
C．内能与物体的温度有关，所以0℃的物体内能为零
D．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
【答案】BD
【详解】A．由Q=cmΔt可知，相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量不一定相同，A错误；
B．零摄氏度的冰融化为零摄氏度的水时吸收热量，内能增加，但温度不变，B正确；
C．任何物体在任何状态下都有内能，C错误；
D．发生热传递的条件是存在温度差，与内能的大小无关，D正确。故选BD。

10．（2022·高三课时练习）下列说法中正确的是（　　）
A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大
B．物体的机械能为零时，内能也为零
C．物体的体积减小，温度不变时，物体内能不一定减小
D．质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等
【答案】C
【详解】AB．物体的机械能和内能是两个完全不同的概念，物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定，分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），而物体的动能可能为零，选项AB错误；
C．物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能可能增加，内能可能增加，选项C正确；
D．质量、温度、体积都相等的物体，如果是由不同物质组成，分子数不一定相同，因此物体内能不一定相等，选项D错误。
故选C。
11.(2022云南昆明一中期中)(多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是 ( )
A.某种物体的温度为0 ℃,说明该物体中分子的平均动能为零
B.物体的温度升高时,分子的平均动能增大,物体内能也一定增大
C.一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其内能增大
D.质量、温度、体积都相等的物体,其内能不一定相等
【答案】 CD
【详解】分子在永不停息地做无规则运动,即使物体的温度为0 ℃,物体中分子的平均动能也不为零,A错误;物体的内能包括物体中所有分子的热运动动能和分子势能,物体温度升高时,分子的平均动能增大,但物体的内能不一定增大,B错误;一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气要吸收热量,分子之间的势能增加,其内能增大,C正确;质量、温度、体积都相等的物体,分子数不一定相同,其内能不一定相等,D正确。
12．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，Ep＝0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是（　　）

A．实线为Ep−r图线、虚线为F−r图线
B．当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随r减小而增大
C．乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的减速运动
D．乙分子从r4到r2的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小
【答案】C
【详解】A．由于分子间的距离等于平衡位置的距离时，分子势能最小，所以虚线为分子势能图线（Ep−r图线），实线为分子间作用力图线（F−r图线），A错误；
B．无论两个分子之间的距离多大，分子之间既存在斥力，又存在引力，B错误；
C．乙分子从r4到r2所受的分子力（表现为引力）先增大后减小，根据牛顿第二定律，乙分子做加速度先增大后减小的加速运动，乙分子从r2到r1所受的分子力（表现为斥力）一直增大，根据牛顿第二定律，乙分子做加速度增大的减速运动，C正确；
D．根据分子势能图线可知，乙分子从r4到r2的过程中，分子势能一直减小，在r2位置时分子势能最小，D错误。故选C。
13．（2022秋·辽宁沈阳·高二沈阳市回民中学期中）甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是（　　）

A．乙分子在Q点时加速度为0
B．乙分子在Q点时分子势能最小
C．乙分子在P点时处于平衡状态
D．乙分子在Q点时动能最大
【答案】C
【详解】AC．由题图可知，乙分子在P点时分子势能最小，此时乙分子受力平衡，甲、乙两分子间引力和斥力相等，乙分子所受合力为0，加速度为0，选项A错误，选项C正确；
B．乙分子在Q点时分子势能为0，在P点时的分子势能最小，B错误；
D．乙分子在P点时，其分子势能最小，由能量守恒可知此时乙分子动能最大，D错误。
故选C。
14．（2022·高三课时练习）（多选）质量是18g的水，18g的水蒸气，32g的氧气，在它们的温度都是100℃时（    ）
A．它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大
B．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同
C．它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水大
D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同
【答案】BC
【详解】水和水蒸气分子量相同，摩尔质量相同，故分子数相同，为
N1=N2=1818×6.02×1023=6.02×1023个
32g的氧气分子数为N3=3232×6.02×1023=6.02×1023个
故N1= N2= N3
温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能相同，内能包括分子势能和分子热运动动能，故内能不相同；
故BC正确，AD错误。故选BC。

15．（2021·重庆·高考真题）图1和图2中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，r0为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线I、II、III对应的物理量分别是（　　）

A．①③② B．②④③ C．④①③ D．①④③
【答案】D
【详解】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像；
根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子力为零，可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像；
根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。
D正确，故选D。
16．（2021·北京·高考真题）比较45°C的热水和100°C的水蒸气，下列说法正确的是（　　）
A．热水分子的平均动能比水蒸气的大 B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C．热水分子的速率都比水蒸气的小 D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
【答案】B
【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，故A错误；
B．内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸气，热水变成水蒸气，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，故B正确；
C．温度越高，分子热运动的平均速率越大，45°C的热水中的分子平均速率比100°C的水蒸气中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，故C错误；
D．温度越高，分子热运动越剧烈，故D错误。故选B。